Дросельна заслінка
Зміст
У сучасних автомобілях силова установка працює з двома системами: впорсковий та впускний. Перший відповідає за подачу палива, завдання другого – забезпечити надходження повітря в циліндри.
Призначення, основні конструктивні елементи
Незважаючи на те, що вся система «керує» подачею повітря, конструктивно вона дуже проста і її основним елементом є дросельний вузол (багато хто називає його по-старому дросельною заслінкою). І навіть цей елемент має просту конструкцію.
Принцип роботи дросельної заслінки залишився тим самим з часів карбюраторних двигунів. Він перекриває основний повітряний канал, тим самим регулюючи кількість повітря, що подається в циліндри. Але якщо раніше ця заслінка була частиною конструкції карбюратора, то на інжекторних двигунах це окремий вузол.
Система подачі льоду
Крім основного завдання - дозування повітря для нормальної роботи силового агрегату в будь-якому режимі, ця заслінка також відповідає за підтримку необхідних оборотів холостого ходу колінчастого валу (ХХ) та при різних навантаженнях на двигун. Вона також бере участь у роботі підсилювача гальм.
Дросельна заслінка дуже проста. Основними структурними елементами є:
- Рамки
- Демпфер із валом
- приводний механізм
Механічний вузол дросельної заслінки
Дроселі різних типів також можуть включати ряд додаткових елементів: датчики, перепускні канали, канали нагріву і т.д. Докладніше конструктивні особливості дросельних заслінок, що застосовуються в автомобілях, ми розглянемо нижче.
Дросельна заслінка встановлена в повітряному каналі між фільтруючим елементом та колектором двигуна. Доступ до цього вузла не утруднений будь-якими способами, тому при проведенні робіт з технічного обслуговування або його заміні дістатися до нього і розібрати його з автомобіля не важко.
Типи вузлів
Як зазначалося, існують різні типи прискорювачів. Усього їх три:
- З механічним приводом
- електромеханічний
- Електронний
Саме в такому порядку і розроблялася конструкція цього елемента впускної системи. Кожен із існуючих видів має свої конструктивні особливості. Примітно, що з розвитком технологій пристрій вузла не ускладнювався, а навпаки, ставав простіше, але з деякими нюансами.
Заслінка з механічним приводом. Конструкція, особливості
Почнемо з демпфера із механічним приводом. Цей вид деталей з'явився з початком встановлення на автомобілі системи упорскування палива. Його головна особливість полягає в тому, що водій самостійно керує заслінкою за допомогою троса, що передає, з'єднує педаль акселератора з газовим сектором, з'єднаним з валом заслінки.
Конструкція такого агрегату повністю запозичена у карбюраторної системи, різниця лише в тому, що амортизатор є окремим елементом.
До конструкції цього вузла додатково входять датчик положення (кута відкриття амортизатора), регулятор холостого ходу (ХХ), перепускні канали та система обігріву.
Дросельний вузол з механічним приводом
Взагалі датчик положення дросельної заслінки є у всіх типах вузлів. Його функція полягає у визначенні кута відкриття, що дозволяє електронному блоку керування форсунками визначати кількість повітря, що подається в камери згоряння, і коректувати подачу палива.
Раніше застосовувався датчик потенціометричного типу, у якому кут розкриття визначався зміною опору. В даний час широко використовуються магніторезистивні датчики, які більш надійні, так як не мають схильних до зносу пар контактів.
Датчик положення дросельної заслінки потенціометричного типу
Регулятор ХХ на механічних дроселях це окремий канал, який шунтує основний. Цей канал оснащений електромагнітним клапаном, що коригує витрату повітря залежно від умов роботи двигуна на холостому ході.
Пристрій контролю холостого ходу
Суть його роботи така: на ХХ амортизатор повністю закритий, але повітря необхідне роботи двигуна і подається окремим каналом. При цьому ЕБУ визначає частоту обертання колінчастого валу, на підставі чого регулює ступінь відкриття цього каналу електромагнітним клапаном підтримки заданої швидкості.
Байпасні канали працюють за тим самим принципом, що і регулятор. Але його завдання - підтримувати швидкість силової установки за рахунок створення навантаження в стані спокою. Наприклад, при включенні системи клімат-контролю збільшується навантаження двигуна, через що швидкість знижується. Якщо регулятор не може подати в двигун необхідну кількість повітря, включаються канали перепуску.
Але ці додаткові канали мають істотний недолік – їх переріз мало, через що вони можуть засмічитися і замерзнути. Для боротьби з останнім дросельна заслінка підключається до системи охолодження. Тобто теплоносій циркулює каналами кожуха, нагріваючи канали.
Комп'ютерна модель каналів у поворотному затворі
Основним недоліком механічного дросельного вузла є наявність похибки приготування паливоповітряної суміші, що впливає на економічність та потужність двигуна. Це пов'язано з тим, що ЕБУ не керує заслінкою, він отримує лише інформацію про вугілля відкриття. Тому при різких змінах положення дросельної заслінки блок управління не завжди встигає «підлаштуватися» під умови, що змінилися, що призводить до перевитрати палива.
Електромеханічна дросельна заслінка
Наступним етапом розвитку поворотних затворів стала поява електромеханічного типу. Механізм управління залишився тим самим — тросовий. Але в цьому вузлі немає додаткових каналів через непотрібність. Натомість у конструкцію було додано електронний механізм часткового демпфування, керований ЕБУ.
Конструктивно цей механізм включає звичайний електродвигун з редуктором, який з'єднаний з валом амортизатора.
Працює цей вузол так: після запуску двигуна блок управління розраховує кількість повітря, що подається і відкриває заслінку на потрібний кут, щоб встановити необхідні оберти холостого ходу. Тобто блок управління в агрегатах такого типу мав можливість регулювати роботу двигуна на холостому ході. В інших режимах роботи силової установки водій сам керує дросельною заслінкою.
Використання механізму часткового керування дозволило спростити конструкцію вузла прискорювача, але не усунув головний недолік - похибки формування суміші. У цій конструкції справа не в демпфері, а лише на холостому ході.
Електронна заслінка
Останній тип, електронний, все більше впроваджується у автомобілі. Його головна особливість – відсутність прямої взаємодії педалі акселератора із валом заслінки. Механізм управління у цій конструкції вже повністю електричний. Він, як і раніше, використовує той же електродвигун із коробкою передач, з'єднаною з валом, керованою ЕБУ. Але блок управління "керує" відкриттям воріт у всіх режимах. У конструкцію додано додатковий датчик - положення педалі акселератора.
Електронні елементи дросельної заслінки
При роботі блок керування використовує інформацію не тільки від датчиків положення амортизатора та педалі акселератора. Враховуються також сигнали, які від пристроїв стеження за АКПП, гальмівної системи, устаткування клімат-контролю, круїз-контролю.
Вся інформація, що надходить від датчиків обробляється блоком і на цій основі встановлюється оптимальний кут відкриття воріт. Тобто електронна система повністю контролює роботу впускної системи. Це дозволило виключити помилки для формування суміші. За будь-якого режиму роботи силової установки в циліндри буде подаватися точна кількість повітря.
Але ця система була позбавлена недоліків. Також їх трохи більше, ніж у двох інших типах. Перший полягає в тому, що заслінка відкривається електродвигуном. Будь-яка навіть незначна несправність вузлів трансмісії призводить до несправності агрегату, що позначається на роботі двигуна. У тросових механізмах керування такої проблеми немає.
Другий недолік суттєвіший, але стосується він в основному бюджетних автомобілів. А все впирається в те, що через не дуже опрацьований софт дросель може спрацьовувати із запізненням. Тобто після натискання на педаль акселератора ЕБУ потрібен деякий час для збирання та обробки інформації, після чого він подає сигнал на електродвигун механізму керування дросельною заслінкою.
Основна причина затримки від натискання електронного дроселя до реакції двигуна – дешевша електроніка та неоптимізоване ПЗ.
У звичайних умовах цей недолік особливо непомітний, але за певних умов така робота може призвести до неприємних наслідків. Наприклад, при рушанні з місця на слизькій ділянці дороги іноді необхідно швидко змінити режим роботи двигуна («грати педаллю»), тобто в таких умовах важлива швидка «реакція» необхідного двигуна до дій водія. Існуюча затримка в роботі акселератора може призвести до ускладнення керування автомобілем, оскільки водій не відчуває двигун.
Ще однією особливістю електронного дроселя деяких моделей автомобілів, яка для багатьох є недоліком, є спеціальне налаштування дроселя на заводі. ЕБУ має налаштування, що унеможливлює пробуксовування коліс при рушанні з місця. Це досягається тим, що на початку руху блок спеціально не відкриває заслінку на максимальну потужність, фактично ЕБУ «душить» двигун дросельною заслінкою. У деяких випадках ця особливість негативно впливає.
У автомобілях преміум-класу проблем із «відгуком» впускної системи не буває за рахунок нормальної розробки програмного забезпечення. Також у таких автомобілях часто можна встановити режим роботи силової установки за перевагами. Наприклад, у режимі "спорт" також переналаштовується робота впускної системи, і в цьому випадку ЕБУ при запуску більше не "душить" двигун, що дозволяє автомобілю "швидко" рушити з місця.
